Um aquecedor elétrico de potência P = 1,50×10^3 W opera durante t = 30 min para aquecer m = 5,00 kg de água de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um aquecedor elétrico de potência P = 1,50×10^3 W opera durante t = 30 min para aquecer m = 5,00 kg de água de 20 °C a 80 °C. Calcule a eficiência ? = Q_util / E_in. Use c = 4186 J·kg?¹·K?¹.
- A) ? = 60,0%
- B) ? = 25,0%
- C) ? = 46,5% (0,465)
- D) ? = 75,0%
- E) ? = 10,0%
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Calcule a energia útil, que é o calor absorvido pela água: Q_util = m x c x ΔT. A variação de temperatura é ΔT = 80 - 20 = 60 °C. Então Q_util = 5,00 x 4186 x 60 = 1 255 800 J, ou seja, cerca de 1,26 x 10^6 J.
- Calcule a energia elétrica fornecida pelo aquecedor, E_in = P x t. O tempo precisa estar em segundos: t = 30 min = 1800 s. Então E_in = 1,50 x 10^3 x 1800 = 2,70 x 10^6 J.
- Calcule a eficiência: eficiência = Q_util / E_in = 1 255 800 / 2 700 000 = 0,465, ou seja, 46,5%. Esse valor coincide com a alternativa C, que é o gabarito oficial.
- Por que as outras alternativas estão erradas. A (60%) seria obtida se a temperatura final fosse usada no lugar da variação. B (25%) não corresponde a nenhum cálculo correto com os dados do enunciado. D (75%) seria a razão entre 60 e 80, o que não tem sentido físico aqui. E (10%) está muito abaixo do valor calculado e indica erro de ordem de grandeza.
- Conclusão: a eficiência do aquecedor nesse caso é de 46,5%, e a alternativa C está correta.
💡 Dica: Calcule a energia utilizada e a energia fornecida para encontrar a eficiência.
Alternativa por alternativa
Provavelmente usou a temperatura final de 80 °C no lugar da variação de 60 °C no cálculo do calor, o que gera um valor próximo de 62%.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre energia utilizada e energia total, resultando em um cálculo incorreto da eficiência.
Provavelmente errou a conversão do tempo ou a montagem de E_in, por exemplo usando 60 min no lugar de 30 min, o que resulta em valor próximo de 23%.
Q = m c ?T = 5·4186·60 = 1,255,800 J. E_in = P t = 1,500·1,800 = 2,700,000 J. ? = Q / E_in = 1,255,800 / 2,700,000 ˜ 0,465 = 46,5%.
Acredita que a eficiência é a razão entre a variação de temperatura e a temperatura final (60/80 = 75%), confundindo um quociente de temperaturas com a razão entre energias.
Provavelmente errou uma potência de 10 ao converter unidades ou ao escrever a energia elétrica, o que faz a eficiência cair para a ordem de 10%.
Raio-X da questão
eficiência de aquecedor
avaliacao
cálculo de energia térmica · potência elétrica
Revisar os conceitos de eficiência e cálculo de energia térmica.
O aluno pode confundir a relação entre energia utilizada e energia total, resultando em um cálculo incorreto da eficiência.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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